بزرگنمايي:

عصرقم- «کاوشگر اقمار یخی مشتری»(JUICE) متعلق به «آژانس فضایی اروپا»(ESA) به زودی در یک تور اکتشافی جاه‌طلبانه، از قمرهای مشتری بازدید خواهد کرد اما این ماموریت فقط نگاه کوتاهی را به قمر «اروپا»(Europa) خواهد داشت.

کاوشگر اقمار یخی مشتری که با نیروی کمی زنده می‌ماند و دارای یک پناهگاه هسته‌ای برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی خود در برابر تشعشعات است، یک شگفتی حوزه فناوری به شمار می‌رود اما ممکن است برای مدت طولانی در قمر اروپا دوام نیاورد. اروپا که کوچکترین قمر از چهار قمر اصلی مشتری به شمار می‌رود، ممکن است محتمل‌ترین مکان در منظومه شمسی برای میزبانی حیات فرازمینی در اقیانوس پوشیده از یخ خود باشد اما به گفته ناسا، محیط اطراف این قمر آن قدر خشن است که در بهترین حالت امکان دارد یک فضاپیما را طی چند ماه از بین ببرد.

قمر «اروپا» ممکن است محتمل‌ترین مکان در منظومه شمسی برای میزبانی حیات فرازمینی باشد.رفتن به مشتری آسان نیست و هر چه به این غول گازی نزدیک‌تر می‌شوید و می‌خواهید بیشتر در مجاورت آن بمانید، مشکل‌تر می‌شود. مشتری پنج برابر دورتر از فاصله خورشید تا زمین و در ناحیه گرگ و میش منظومه شمسی قرار دارد و تنها حدود چهار درصد از نوری را که سیاره ما از خورشید دریافت می‌کند، به دست می‌آورد. این بدان معناست که هر فضاپیمایی که قصد دارد به انرژی خورشیدی تکیه کند، باید آرایه‌های خورشیدی بزرگی داشته باشد. چالش‌ها از اینجا آغاز می‌شوند.

«جاستین برن»(Justin Byrne)، رئیس برنامه‌های علمی در شرکت «ایرباس دیفنس اند اسپیس»(Airbus Defence and Space) که سرپرستی ائتلاف ساخت کاوشگر اقمار یخی مشتری را بر عهده دارد، در مصاحبه با اسپیس گفت: میدان مغناطیسی مشتری، 10 هزار برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است که می‌تواند بر اندازه‌گیری‌های علمی این کاوشگر تأثیر بگذارد. بدتر از همه این است که این میدان مغناطیسی فوق ‌قوی، ذراتی را که مشتری و نزدیک‌ترین قمر فعال آتشفشانی آن «آیو»(Io) به فضای اطراف سیاره پرتاب می‌کنند، به دام می‌اندازد و قدرت آنها را افزایش می‌دهد. در نتیجه، سطح تشعشعات در نزدیکی سیاره به اندازه سطح تشعشعات در مرکز یک انفجار هسته‌ای است.

تشعشعات

قمر اروپا که در فاصله 671 هزار کیلومتری به دور مشتری می‌چرخد، دومین قمر نزدیک مشتری است. سطح تشعشعات اطراف اروپا به اندازه قمر آیو نیست و دانشمندان می‌دانند دوز تشعشعی که یک جرم طی یک روز در مدار قمر اروپا دریافت می‌کند، بیش از دو برابر مقدار تشعشعی است که باعث بیماری شدید انسان‌ها می‌شود. فضاپیما یک انسان نیست اما برن اذعان کرد که چنین سطح تشعشعی، فراتر از آن چیزی است که طراحان معمولا هنگام ساخت فضاپیما در نظر می‌گیرند.

برن گفت: ما به تشعشعات فضا عادت کرده‌ایم. ماموریت‌هایی که به دور زمین می‌چرخند، باید از کمربندهای تشعشعی زمین عبور کنند اما سطح تشعشعات در آنجا به اندازه تشعشعی نیست که یک فضاپیما هنگام نزدیک شدن به مشتری در معرض آن قرار می‌گیرد.

هر چه تشعشعات شدیدتر باشند، سیستم‌های الکترونیکی و آرایه‌های خورشیدی زودتر خراب می‌شوند.سطوح بالای تشعشع، خبر بدی برای تجهیزات الکترونیکی و پنل‌های خورشیدی است. به گفته برن، هر چه تشعشعات شدیدتر باشند، سیستم‌های الکترونیکی و آرایه‌های خورشیدی زودتر خراب می‌شوند. به همین دلیل، مأموریت ناسا موسوم به «اروپا کلیپر»(Europa Clipper) مستقیما از مدار قمر اروپا به جستجوی آثار حیات در آن نخواهد پرداخت، بلکه بازدیدهای دوره‌ای کوتاهی را در یک مدار وسیع‌تر به دور مشتری انجام خواهد داد. به همین دلیل، آژانس فضایی اروپا بزرگترین و تا حدودی دنج‌ترین قمر مشتری موسوم به «گانیمد»(Ganymede) را به عنوان هدف اصلی کاوشگر اقمار یخی مشتری انتخاب کرده است.

گانیمد

به گفته دانشمندان، اگرچه گانیمد کمتر از اروپا پناهگاه حیات است اما قمر خسته‌کننده‌ای نیست. گانیمد، بزرگترین قمر در کل منظومه شمسی به شمار می‌رود و تنها قمر شناخته‌شده‌ای است که میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، در سال 2034 یعنی سه سال پس از ورود کاوشگر اقمار یخی مشتری به این سیاره، گانیمد نخستین قمر به جز ماه خواهد بود که یک فضاپیما را در مدار خود دارد.

«گانیمد» تنها قمر شناخته‌شده‌ای است که میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند.

گانیمد که در فاصله 1070 هزار کیلومتری به دور مشتری می‌چرخد، سومین قمر نزدیک به غول گازی از میان چهار قمر اصلی است. برن گفت که تشعشعات اطراف گانیمد در مقایسه با قمر اروپا 100 برابر ضعیف‌تر هستند. با وجود این، کاوشگر اقمار یخی مشتری بدون به کار بردن راه‌حل‌هایی که پیشتر استفاده نشده‌اند، برای مدت طولانی در این محیط زنده نخواهد ماند.

در قلب این کاوشگر 2.7 تنی، یک طاق سربی قرار دارد که به جز تجهیزات علمی طراحی‌شده برای بررسی محیط ناملایم منظومه مشتری، تمام تجهیزات الکترونیکی فضاپیما را در خود جای داده است.

برن گفت: چندین کیلوگرم سرب در کاوشگر اقمار یخی مشتری وجود دارد و میزان تشعشعاتی را که ممکن است به تجهیزات الکترونیکی برسد، به طور موثر محدود می‌کند و عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد اما در نهایت، آنها از بین خواهند رفت. نمی‌توان این سرنوشت را برای همیشه متوقف کرد. اگر قرار است کاوشگر به قمر اروپا برود، این پناهگاه هسته‌ای سربی باید بسیار قوی‌تر باشد.

مرگ پنل‌های خورشیدی

اگرچه یک راه حل برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی وجود دارد اما آرایه‌های خورشیدی کاملا در معرض تشعشعات هستند. برن باور دارد که تخریب پنل‌های خورشیدی کاوشگر در محیط خشن اطراف مشتری، به نابودی نهایی این ماموریت منجر خواهد شد.

به دلیل فاصله مشتری از خورشید و شدت کم نور خورشید در اطراف این سیاره، پنل‌های خورشیدی کاوشگر باید بسیار بزرگ باشند. این آرایه‌ها که به صورت دو بال متقاطع طراحی شده‌اند، مساحتی معادل 85 متر مربع را پوشش می‌دهند. به گفته برن، با وجود این اندازه بزرگ و بهره‌وری رکوردشکن حدود 30 درصد، این آرایه‌ها نمی‌توانند برق کافی را حتی برای تامین برق یک سشوار تولید کنند. برن ادامه داد: این در حال حاضر قدرت بسیار کمی است و همان طور که پنل‌های خورشیدی در طول عمر خود به دلیل تشعشعات آسیب می‌بینند، عملکرد آنها تا اندازه‌ای کاهش می‌یابد که دیگر قدرت کافی برای انجام دادن ماموریت وجود نخواهد داشت.

«کاوشگر اقمار یخی مشتری» برای چهار سال زنده ماندن در مدار اول مشتری و سپس، قمر «گانیمد» طراحی شده است.کاوشگر برای چهار سال زنده ماندن در مدار اول مشتری و سپس، گانیمد طراحی شده است. این فضاپیما پیش از ورود به مدار گانیمد، دو پرواز را در قمر اروپا، 21 پرواز را در قمر «کالیستو»(Callisto) و سپس، 12 پرواز را در گانیمد انجام خواهد داد. برن مطمئن است که مهندسان ایرباس و همکاران آنها در سراسر اروپا، این فضاپیما را آن قدر محکم ساخته‌اند که بتواند ماموریت خود را انجام دهد. با وجود این، بعید است که کاوشگر برخلاف بسیاری از ماموریت‌های دیگر، بیشتر از طول عمر خود باقی بماند.

علاوه بر محیط حاوی پرتوهای شدید، این ماموریت به دلیل حجم زیاد پروازها به قمرهای مشتری، مقدار زیادی سوخت مصرف خواهد کرد. برن گفت: تغییر مسیر زیادی در این ماموریت وجود خواهد داشت و این به سوخت زیادی نیاز دارد. بنابراین، یا سوخت در ابتدا تمام می‌شود یا آرایه‌های خورشیدی تحلیل می‌روند و این باعث می‌شود که ما مأموریت را خاتمه دهیم.

اپراتورها می‌خواهند ماموریت کاوشگر اقمار یخی مشتری را با فرستادن به موقع آن به گانیمد پایان دهند تا از تبدیل شدن فضاپیما به یک زباله فضایی خارج از کنترل، برخورد احتمالی آن به قمر اروپا و آلوده شدن آن به میکروب‌های زمینی جلوگیری کنند. از آنجا که دانشمندان فکر نمی‌کنند گانیمد میزبان حیات باشد و از آنجا که به نظر نمی‌رسد سطح آن با اقیانوس زیرسطحی در تماس باشد، کارشناسان نگران نیستند که کاوشگر، پوسته یخی بکر قمر را به هم بریزد.

برای فرستادن کاوشگر به مدار اروپا چه باید کرد؟

آیا تمام این چالش‌ها به این معنا هستند که داشتن یک فضاپیما در مدار قمر اروپا غیرممکن است؟ برن گفت که مهندسان در حال حاضر در حال بررسی این احتمالات هستند تا در آینده‌ای دورتر بتوانند یک فرودگر استریل را به قمر اروپا بفرستند.

وی افزود: این چالش در دست بررسی است. تجهیزات الکترونیکی و احتمالا آرایه‌های خورشیدی بسیار بزرگتر کاوشگر، به حفاظت بیشتری نیاز دارند. این امر به معنای جرم خیلی بیشتر است اما احتمالا می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

برنامه پرتاب کاوشگر اقمار یخی مشتری نشان می‌دهد که چنین ماموریتی سال‌ها پس از تکمیل ماموریت‌های کاوشگر اقمار یخی مشتری و اروپا کلیپر انجام خواهد شد. این دو ماموریت که جانشین فضاپیمای ناسا موسوم به «جونو»(Juno) می‌شوند، راه را برای رویارویی نهایی ما با پتانسیل و حیات میکروبی قمر اروپا هموار خواهند کرد.